有关浅析应力集中对焊接接头疲劳强度的影响

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期(总第159期)机械工程与自动化No．22010年4月MECHANICALENGINEERING&AUT0MAT10NApr．文章编号：1672—6413(2010)02—0212—02浅析应力集中对焊接接头疲劳强度的影响周瑾，祁文军，薛强(新疆大学机械工程学院，新疆乌鲁木齐830008)摘要：焊接结构能否承受交变动载荷主要是看焊接接头的疲劳强度。应力集中是造成焊接疲劳的一个重要因素，采用改善焊缝几何形状、焊接接头类型等措施来降低应力集中可以有效地提高焊接接头的疲劳强度。关键词：应力集中；疲劳

2、强度；焊接接头；焊接缺陷中图分类号：TG44文献标识码：B0引言应力峰值部位(即产生应力集中部位)萌生，降低了焊焊接作为一种重要的先进制造技术在工业生产和接接头的疲劳寿命，从而使焊接缺陷对疲劳强度的影国民经济建设中起着非常重要的作用。经过几十年的响很大。以下简单探讨各种缺陷对疲劳强度的影响。发展，目前，焊接已在许多工业部门的金属结构(如建(1)裂纹被认为是最危险的焊接缺陷，是在焊接筑钢结构、船体、铁道车辆、压力容器等)制造中几乎全应力及其他因素的共同作用下而产生的。裂纹不仅具部取代了铆接。现代焊接技术正以日新月异的速度向有脆性的组织结

3、构，而且还会引起严重的应力集中，使前发展，新的焊接结构和焊接方法不断出现，焊接接结构或接头的疲劳强度大幅度降低。头的类型更加繁多，而焊接结构的疲劳往往是从焊接(2)咬边是沿着焊趾在母材部分形成的凹陷或沟接头处产生。在承受交变动载荷的焊接结构中经常发槽。它减小了母材的有效截面积，降低了结构的承载生断裂事故，既给国家和企业造成了巨大的经济损失，能力，同时还会造成应力集中，发展为裂纹源。也给焊接技术的广泛应用蒙上了一层阴影。事故调查(3)焊瘤是焊缝中的液态金属流到加热不足未熔结果表明结构的疲劳是造成事故的重要原因之一，因化的母材上或从焊缝根

4、部溢出，冷却后形成的未与母此，研究焊接钢结构的疲劳断裂性质，预测其疲劳强材熔合的金属瘤。焊瘤常伴有未熔合、夹渣缺陷，易度具有重要的意义。导致裂纹。同时，焊瘤改变了焊缝的实际尺寸，会带l应力集中及其对焊接接头疲劳强度的影响来应力集中。焊接结构在外力作用下，其接头部位会产生应力，(4)气孔是焊接时熔池中的气体未在金属凝固前我们称之为工作应力。由于焊缝形状和焊缝布置等特逸出而残存于焊缝之中所形成的空穴。气孔减少了焊点，焊接接头工作应力的分布是不均匀的，这里常用缝的有效截面积，使焊缝疏松，从而降低了接头的强应力集中来表示其不均匀程度。应力集中

5、是指接头局度，降低塑性，还会引起泄漏。气孔的位置不同对接部区域的最大应力值比平均应力值高的现象，用应力头疲劳强度的影响也不同，表面或表层下气孔具有最集中系数来表示。在焊接接头中产生应力集中的原因不利的影响。有焊缝中存在工艺缺陷、焊缝外形不合理、焊接接头(5)夹渣是焊后溶渣残存在焊缝中的现象。点状设计不合理等。下面就这3个方面谈谈应力集中对焊夹渣的危害与气孔相似，带有尖角的夹渣会产生尖端接接头疲劳强度的影响。应力集中，尖端还会发展为裂纹源，其危害较大。1．1焊接缺陷的影响(6)未焊透的危害之一是减少了焊缝的有效截面在焊接结构中焊接缺陷对

6、疲劳强度的影响不可忽积，使接头强度下降。其次，未焊透会引起应力集中，视，因为大量的试验结果表明：焊接接头的抗疲劳性它还可能成为裂纹源，是造成焊缝破坏的重要原因。能和母材相比要低得多，其中最主要的原因是焊接缺由上述可知，焊接缺陷对疲劳强度的影响与缺陷陷使焊接结构产生了应力集中，而疲劳裂纹极易在高的种类、方向和位置等有关。收稿日期：2009—08—04；修回日期：2009—10—13作者简介：周瑾(1984一)，女，新疆阿勒泰人，在读硕士研究生，研究方向为模具CAD／CAM／CAE软件开发及应用。学兔兔www.xuetutu.com201

7、0年第2期周瑾，等：浅析应力集中对焊接接头疲劳强度的影响·213·1．2焊缝类型的影响应力集中。对接接头外形的变化与其他接头相比是不焊缝是焊接接头的主体部分之一，一般分为对接大的，其力线干扰较小，因此它的应力集中系数较小，焊缝和角焊缝两种基本形式。由于焊缝的形状不同，应并且易于降低和消除。力集中系数也不相同。下面以这两种基本的焊缝形式T型接头和十字接头的应力集中系数比对接接头说明焊缝形状参数对疲劳强度的影响。的应力集中系数高，这是因为T型接头和十字接头焊1．2．1对接焊缝缝向母材过渡比较急剧，力线扭曲大，造成工件的应对接焊缝形状变化不

8、大，所以它跟其他形式相比，力分布很不均匀，在角焊缝的根部和过渡处易产生很其应力集中较小。对接焊缝形状参数见图1。大的应力集中，所以其疲劳强度要低于对接接头。搭接接头使构件形状发生较大的变化，应力集中情况复杂，是一种疲劳极